伺服系統與工業機器人第一章伺服系統概述1.1伺服系統的定義與發展1.2伺服系統的組成1.3伺服系統的分類1.4伺服系統的性能1.5應用場合及發展趨勢總結2024/8/7伺服系統與工業機器人.hfut21.1伺服系統的定義與發展1.1.1伺服系統的定義“伺服”（servo）一詞源于希臘語“奴隸”，意為服從與跟隨。人們想把伺服機構當作得心應手的“馴服”工具，即服從控制信號的要求而運動。在信號來到之前靜止不動，當信號消失能及時停止。由于它的“伺服”性能，因此而得名伺服系統。伺服系統（servosystem）又稱隨動系統，是輸出變量精確地跟隨或復現輸入變量的系統。在很多情況下，伺服系統專指被控制量（系統的輸出變量）是機械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統。2024/8/7伺服系統與工業機器人.hfut31.1伺服系統的定義與發展1.1.1伺服系統的發展國外伺服系統發展史在20世紀60年代以前，是液壓伺服系統的全盛時期。在20世紀60年代直流伺服電機誕生、20世紀70年代是直流伺服系統應用最廣泛的時期。20世紀70年代末至80年代初期、國內伺服系統發展史70年代，伺服系統首先被應用于國防科技、軍工等高端制造行業。80年代后，伺服系統開始在一些高端民用制造中得到嘗試；90年代后，由于稀土永磁材料的發展、電力電子及微電子技術的進步，交流伺服電動機的驅動技術很快從模擬式過渡到全數字式。由于交流伺服電動機的驅動裝置采用了先進的全數字式驅動控制技術，硬件結構簡單，參數調整方便，產品生產的致性、可靠性增加，同時集成復雜的電動機控制算法和智能化控制功能，如增益自動調整、網絡通信功能等，進一步拓展了交流伺服電動機的適用領域。我國具有自主知識產權的全數字式伺服驅動器開始規?；a制造。隨著各行業，如機床、印刷設備、包裝設備、煙草機械、紡織設備、激光加工設備、機器人、自動化生產線等對工藝精度、加工效率和工作可靠性等要求不斷提高，對交流伺服電動機的需求迅猛增長，交流伺服系統得到廣泛應用，并逐步替代原有直流有刷伺服電動機和步進電動機。國內不僅大量應用著交流伺服系統，與此同時國產伺服驅動器與伺服電動機也在逐漸推向市場。目前國內主要的伺服廠家有臺達、匯川、南京埃斯頓、廣州數控、華中數控、蘭州電機廠、東元、和利時等。2024/8/7伺服系統與工業機器人.hfut41.2伺服系統的組成伺服系統主要由伺服控制器、伺服驅動器、伺服電機、檢測單元、傳動機構等組成。2024/8/7伺服系統與工業機器人.hfut51.3伺服系統的分類2024/8/7伺服系統與工業機器人.hfut61.3伺服系統的分類-按調節理論分類2024/8/7伺服系統與工業機器人.hfut7開環伺服系統半閉環伺服系統閉環伺服系統1.3伺服系統的分類-按反饋比較控制方式分類2024/8/7伺服系統與工業機器人.hfut8脈沖比較伺服系統相位比較伺服系統原理框圖幅值比較伺服系統1.4伺服系統性能要求及影響因素2024/8/7伺服系統與工業機器人.hfut9序號描述解釋其他1最小運動增量最小運動量2靈敏度能夠產生輸出運動的最小輸入3準確度精度（直觀的說：不準確度）伺服系統的精度一般都在0.001~0.01mm（1~10um）之間，高精度伺服系統可達0.00001~0.0001mm（0.01~0.1um）。4精密度一般定義為對于完全相同的輸入，系統多次運行輸出的95%的結果在偏差范圍內重復度5調整時間為運動系統接受指令后第一次進入并保持在可接受的指令位置誤差范圍內所需要的時間。一般在200ms以內，甚至小于幾個毫秒，6超調為欠阻尼系統中過校正行為的度量7振動8穩態誤差為控制器完成校正行為后實際位置與指令位置之間的差值承受額定轉矩變化時，靜態速降應小于5%，動態速降應小于10%。9跟蹤誤差為位置反饋設備測得的實際位置與控制器通過命令要求的理想位置之間的瞬時差值。10誤差類是軸上誤差，即與傳輸方向上某些參數有關的誤差，如精度；另一類是非軸上誤差，即與自由約束度有關的誤差，如螺距誤差1.4伺服系統性能要求及影響因素2024/8/7伺服系統與工業機器人.hfut10電動機編碼器驅動器運動控制器機械傳動負載安裝系統成套性1.5伺服系統應用場合及發展趨勢2024/8/7伺服系統與工業機器人.hfut11雷達軋鋼機防污閃設備船閘專用化驅控一體化網絡化小型化三高化智能化多軸化通用化總結習題與思考題1.什么叫伺服系統？伺服系統與變頻器的區別？2.伺服系統的作用是什么，主要的特點是什么？